KR102051181B1 - 캡 조립기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 병의 캡을 자동적으로 조립하는 캡 조립기에 세이프티 씰(씰링지)를 공급하는 수단을 제공함에 있어서, 세이프티 씰을 하나씩만 취출하여 정확하게 캡의 위치에 안착시킬 수 있으며, 거의 불량이 없지만 만약 불량이 발생할 경우에, 감지센서에 의해 감지되어 불량품을 제거할 수 있고 알람을 알려주기 때문에 자동화 공정에 사용하기에 전혀 문제가 되지 않게 하는 세이프티 씰를 공급하는 수단을 포함한다.

Description

캡 조립기{ Apparatus for assembling a cap}

본 발명은 병의 캡을 자동적으로 조립하는 캡 조립기에 관한 것으로, 특히 세이프티 씰(씰링지)를 공급하는 수단을 포함하는 캡 조립기에 관한 것이다.

씰링지란 플라스틱, 유리, 기타외 재질로 만들어진 용기, 병, 통(본 발명에서는 이들의 포괄적으로 병으로 언급함)에 내용물(액체, 분말, 오일류등)의 누액을 방지하고, 유통기간의 변질을 막기 위해(특수필름막+접착수지)만들어진 특수지이다. 이는 병의 캡을 개방했을 때 병의 목부의 상단 가장자리에 부착된 상태로 유지되면, 내용물을 사용을 위해서는 씰링지를 손으로 뜨어 내어야 한다.

씰링지의 종류는 다양한 방법으로 분류되지만 여기서는 다음과 같이 분류한다.

1. 인덕션 씰(Inductoin Seals), 이는 고급용기, 화장품, 식품, 약재 등에 사용되며, 사용방법은 캡에 알미늄 부착면이 보이도록 끼운 후, 병에 캡을 닫은 후 고주파 씰링기계로 부착하며, 재사용시 2차 누액을 방지하는 기능을 한다. 즉 병에 내용물을 어느 정도 사용하고 캡을 닫고 보관해서 다음에 또 남은 내용물을 사용할 수 있다. 통상적으로 두께는 약 1mm이다.

2. PE 발포지, 이는 병에 든 내용물이 액체보다는 고체형태나 겔형태인 비타민제, 제약용, 건강식품등에 사용되는 것으로, 사용방법은 캡에 PE 발포지를 끼운후 캡을 가압해서 닫는다. 이는 내용물의 보관후 여러번 재 사용할 수 있으며, 통상적으로 고주파 씰링기계를 사용하지 않는다. 통상적으로 두께는 약 2.5 내지 3mm이다.

3. 세이프티 씰(Safety Seal), 이는 고추장, 된장, 깨소금, 등등, 오일류에 사용되며, 사용방법은: 캡에 알미늄 부착면이 되도록 넣고, 내용물이 들은 병에 닫은 후 고주파 씰링기로 부착한다. 통상적으로 두께는 약 0.3mm이다.

일반적으로, 상술한 인덕션 씰 및 PE 발포지의 자동 공급 장치는 인덕션 씰 및 PE 발포지의 두께가 상당히 두꺼워서 매거진을 통해서 장착한 후 슬라이딩 장치를 이용해서 하나씩 자동으로 캡 조립기 제조 라인에 공급하는 것이 가능하다. 따라서 인덕션 씰 및 PE 발포지를 자동 공급 장치는 이미 공지되어서 넓리 사용되고 있다.

최근에는 화장품의 기능을 추가하기 위해서 여러 종류의 화학품을 사용하기 때문에 이들 성분을 포함하는 화장품을 포장하기 위해서 세이프티 씰의 사용이 점점 늘어나고 있다. 세이프티 씰의 두께가 약 0.3mm이므로 이를 매거진에 장착한 후에, 자동적으로 연속적으로 캡조립기에 공급하기 위해서는 두께가 너무 얇다.

또한 세이프티 씰이 캡과 함께 사용된 후 병의 개구에 접착되어 있기 때문에 병 안에 든 내용물을 사용하기 위해서 병 개구에 접착된 세이프티 씰을 용이하게 제거하기 위해서 세이프티 씰의 원주에 하나 이상의 돌출 파지부(양호하게는 3개의 파지부)가 있다. 이러한 파지부에 의해서 세이프티 씰을 자동적으로 캡 조립기에 공급하는 것은 상당히 어렵다.

현존의 인덕션 씰 및 PE 발포지를 자동으로 공급 장치를 이용할 경우에는 한 번에 두 장 이상 캡에 넣어지거나 한 장도 넣어지지 않는 경우가 있어서, 통상적으로 사람의 손으로 하나씩 캡에 넣어서 캡 조립기 라인에 공급하고 있다.

참고로, 특허 등록번호 10-1488415(등록일자 2015년01월26일)의 발명의 명칭이 "폴리에틸렌 원단을 이용한 페트병 씰링장치와 그 방법"에서는 폴리에틸렌 원단을 공급해서 나이프로 원형모양의 발포지를 절단해서 사용하고 있다. 이 경우에, 자동화 공정이 복잡해지며, 고장의 발생하기 쉽기 때문에 요즘에는 발포지를 나이프로 재단해서 캡 조립기의 자동화 공정에 투입하고 있다.

특허 공개번호 10-2016-0031525(공개일자 2016년03월22일)의 발명의 명칭이 " 박리할 수 있는 패널을 가진 용기 내부 씰"에서는 박리를 용이하게 할 수 있는 씰의 다양한 형태를 개시한다. 이 특허 문헌에서는 씰링 부재를 병의 캡 내부로 삽입하여 병의 상부 테두리에 유도 가열을 통해서 밀봉되는 기술을 언급할 뿐 씰링 부재의 공급 수단에 대해서는 전혀 언급이 없다.

자동화 공정에서 간단하게 사용할 수 있고 불량율을 줄이기 위한 본 발명의 주 목적은 캡에 세이프티 씰, 특히 하나 이상의 돌출 파지부를 포함하는 세이프티 씰을 자동으로 공급하는 수단을 포함하는 캡 조립기를 제공하는 것이다.

특히, 세이프티 씰이 하나씩 취출되어 자동화된 캡 조립기 라인에 제공할 수 있는 세이프티 씰을 자동으로 공급하는 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은 상술한 주 목적에 추가해서 재사용시에도 누액을 방지하는 인덕션 씰 및 PE 발포지를 추가로 자동을 공급하는 수단을 포함하는 캡 조립기를 제공하는 것이다.

본 발명의 세 번째 목적은 인덕션 씰, PE 발포지 또는 세이프티 씰이 캡에 공급되었음을 확인하는 감지수단을 포함하는 캡조립기를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해서 세이프티 씰을 자동으로 공급하는 수단을 포함하는 캡 조립기로서, 상기 공급 수단은 상기 세이프티 씰을 중력에 의해 하향 이동시키도록 장착하는 매거진과, 상기 매거진의 하단부를 고정하고 있으며, 상기 세이프티 씰이 중심맞춤 되고 이를 통해서 취출되는 취출구멍을 포함하는 지지판과, 상기 지지판에 한쪽이 나사나 볼트로 고정되어 있으며 다른 쪽은 상기 취출구멍의 외주변으로부터 안쪽으로 약간 돌출하는 부분을 가지며, 상기 취출구멍에서 세이프티 씰이 스스로 취출되지 못하게 방지하는 하나 이상의 지탱부재와, 상기 지지판 아래에는 상기 취출구멍의 대향 하는 위치에 놓이고, 한 단부에 가요성 재질로된 흡착판이 부착되어 있는 취출봉을 포함하며, 상기 지탱부재의 상기 취출구멍으로 돌출하는 부분의 길이는 상기 지탱부재의 탄성과 세이프티 씰의 두께와 탄성, 및 흡착판의 흡입력에 의해 설정되어지며, 상기 취출봉은 흡착판에 의해 세이프티 씰을 흡착한 상태에서 캡내에 상기 세이프티 씰을 안착시키는 위치까지 180도 회전한다.

본 발명의 양호한 실시 예에서는 상기 취출봉의 흡착판에는 상기 세이프티 씰이 흡착판에 흡착되어 있는지를 감지하는 압력 감지 센서가 제공되어 있다.

본 발명의 양호한 실시 예에서는 병의 내용물을 한 번 개봉 후에 재사용을 가능하게 하는 인덕션 씰 또는 PE 발포지를 세이프티 씰에 공급하는 수단을 더 포함한다.

본 발명의 양호한 실시 예에서는 상기 지탱부재는 상기 세이프티 씰의 두께와 거의 동일한 두께이며, 상기 세이프티 씰이 흡착판에 흡입에 의해 취출될 때 약간 굽혀졌다가 취출 후에 다음의 세이프티 씰을 지탱하도록 다시 원 상태로 복원가능한 탄성을 가진다.

본 발명의 효과는 상술한 목적을 달성하여 거의 불량을 야기하지 않고, 자동화 캡 조립기의 생산 공정에 설치가능한 세이프티 씰을 공급하는 수단을 제공할 수 있다. 상세하게는 본 발명의 세이프티 씰을 공급하는 수단은 세이프티 씰을 하나씩만 취출하여 정확하게 캡의 위치에 안착시킬 수 있다. 만약 불량이 발생할 경우에, 감지센서에 의해 감지되어 불량품을 제거할 수 있고 알람을 알려주기 때문에 자동화 공정에 사용하기에 전혀 문제가 되지 않는다.

도 1은 본 발명의 캡 조립기의 전체 사시도.
도 2는 본 발명의 세이프티 씰을 공급하는 수단의 상면도 및 측면도이다.
도 3a는 도 2의 본 발명의 세이프티 씰을 공급하는 수단의 매거진과 지탱부재와 지지판을 상세히 도시하는 사시도.
도 3b는 도 2의 본 발명의 세이프티 씰을 공급하는 수단에서 세이프티 씰이 장착되어진 사시도.
도 3c는 도 2의 본 발명의 세이프티 씰을 공급하는 수단의 흡착판과 취출봉의 상세도.
도 4는 시판중에 세이프티 씰의 사시도.

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

여기에서 도면에 사용된 용어와 도면부호에 대응하는 부분은 동일한 명칭과 도면부호를 사용한다.

먼저, 도 4을 참조하면, 본 발명에 사용되는 시판중에 있는 세이프티 씰(10)의 사시도로서, 병의 개구의 테두리에 밀봉하는 알루늄의 박막(11)과 배면(12)와 병의 개구에서 세이프티 씰(10)을 용이하게 떼어낼 수 있는 돌출 파지부(13)를 포함한다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 캡 조립기는 캡을 공급하는 캡 공급수단(1)과, 캡을 이송하는 캡 이송 수단(5)과 인덕션 씰 또는 PE 발포지를 캡에 공급하는 수단(3) 및/또는 세이프티 씰(10)을 공급하는 수단(20)과 이를 제어하는 제어 수단(4)을 포함한다. 캡은 이들 수단들을 통해서 인덕션 씰 또는 PE 발포지 및/또는 세이프티 씰(10)를 포함하게 된다. 이들은 다음 공정 즉 병의 개에 끼워져서 유도 가열되어 내용물을 보호하고 누액을 방지한다.
도 2의 세이프티 씰을 공급하는 수단의 흡착판과 취출봉의 측면도를 참고하면, 취출붕은 180도 이격되어 배치되며 상하 이동 실린더에 의해 상하로 확장 수축되는 두 개의 취출붕(27, 27-1)을 포함한다. 두 개의 취출붕(27, 27-1)은 회전 실린더(32)와 회전축(34)을 통해서 180도 회전하게 된다. 취출봉(27)은 공압으로 작동되는 상하 이동 실린더(33)에 의해서 매거진(21)에 장착되어진 세이프티 씰(10)이 흡착판(28)에 한 장씩 취출될 수 있는 상향 위치, 즉 취출봉(27')로 도시한 위치로 이동하고, 동시에 180도 이격되어 배치된 취출봉(27-1)은 공압으로 작동되는 상하 이동 실린더(33)에 의해 하나의 세이프티 씰(10)이 캡안에 안착될 수 있는 하향 위치, 즉 취출봉(27-1') 위치로 이동한다. 여기서 상세한 설명에서 대표적으로 취출봉(27)으로 지칭한다.

도 3은 본 발명의 특징 구성인 세이프티 씰(10)을 공급하는 수단(20)이 도시되어 있다(이하에, 단순히 공급 수단으로 칭한다). 공급 수단(20)은 상단에 세이프티 씰(10)를 장착하는 매거진(21)이 도면에서는 두 개의 세트가 도시되어 있지만 여기서는 하나만 설명하도록 하겠다. 매거진(21) 3개의 봉으로 되어 있으면 각 봉의 하단부는 지지판(22)에 고정되어 있다. 지지판(22)에는 세이프티 씰(10)이 중심맞춤되어 위치되고 이를 통해서 취출되는 세이프티 씰(10)의 외주변보다 약간 작은 취출구멍(23)이 형성되어 있다. 매거진(21)의 장착된 세이프티 씰(10)은 눌림쇠(25)에 의해 취출구멍(23)위에서 지지판(22)에 놓여 있다. 그리고 취출구멍(23)에서 세이프티 씰(10)이 스스로 취출되지 못하게 방지하는 지탱부재(24)를 포함한다. 지탱부재(24)는 취출구멍(23)의 외주변으로부터 안쪽으로 약간 돌출되어 부분을 가지고 지지판(23)에 나사나 볼트로 고정되어 있다. 지탱부재(24)의 안쪽으로 약간 돌출되는 부분에 의해서 세이프티 씰(10)은 눌림쇠(25)의 중력에도 불구하고 취출구멍(23)으로부터 스스로 취출되는 경우는 없다. 지탱부재(24)의 돌출 부분은 3개로 120도 각도로 배치되어 있어서, 세이프티 씰(10)을 안정적으로 지탱한다. 지탱부재(24)는 세이프티 씰(10)의 두께와 거의 같은 약 0.3mm의 박막의 탄성재, 양호하게는 스테인레스 박막로 이루어져 있어서, 세이프티 씰(10)의 흡착판(28)의 흡입시에, 하나의 세이프티 씰(10)만 취출할 수 있게 허용한다. 지탱부재(24)가 취출구멍(23)으로 돌출하는 부분의 길이는 지탱부재(24)의 탄성과 세이프티 씰(10)의 두께와 탄성, 및 흡착판의 흡입력에 의해 조절될 수 있다. 지탱부재(24)는 세이프티 씰(10)이 흡착판(28)에 흡입에 의해 취출될 때 약간 굽혀졌다가 취출후에 다음의 세이프티 씰을 지탱하도록 다시 원 상태로 복원가능한 탄성을 가진다. 본 발명자는 매거진(21)에 장착되어진 세이프티 씰(10)이 흡착판(28)에 한 장씩 취출될 수 있도록 하기 위해서 많은 시행착오를 거쳐서, 지탱부재(24)의 돌출 부분의 길이와 두께를 결정하였다. 본 발명에 의해 만들어진 자동으로 세이프티 씰(10)을 세이프티 씰(10)을 공급하는 수단(20)을 적용할 경우에, 2 만회 이상 사용해도 세이프티 씰(10)이 2장 이상 취출되는 경우와, 하나도 취출되지 않은 경우는 없었다. 따라서 본 발명의 공급 수단(20)은 거의 불량을 야기하지 않는다. 따라서, 자동화 캡 조립기의 생산 공정에 설치해도 사람이 전혀 신경쓸 필요가 없다.

지지판(22) 아래에는 취출구멍(23)의 대향하는 위치에 취출봉(27)이 배치되어 있으며, 취출봉(27)의 취출구멍(23)의 대향 단부에는 가요성 재질로된 흡착판(28)이 놓여 있다. 취출봉(27)의 한 쪽에는 진공펌프(도시 생략)에 연결되는 흡입구가 제공되어 있다. 캡이 이송 수단을 통해서 세이프티 씰(10)이 놓여질 위치에 놓이면, 취출봉(27)은 하나의 세이프티 씰(10)을 흡착해서 캡안에 안착시킨다. 본 발명에서는 캡이 아래쪽에 놓이고 세이프티 씰(10)이 위쪽에 놓이기 때문에, 취출봉(27)은 180도 회전이동한다.

다음으로 공급 수단(20)의 작동에 대해서 간략하게 설명하면, 세이프티 씰(10)은 매거진(21)에 장착되어 중력에 의해 최하단 세이프티 씰(10)이 취출구멍(23)의 테두리와 지탱부재(24)에 의해 지지판(22)상에 유지되어 있다. 여기에 취출봉(27)의 단부에 부착된 흡착판(28)이 진공 펌프에 의해서 하나의 세이프티 씰(10)을 흡착하고 하향한다. 이 때에 세이프티 씰(10)은 하나 만큼 하향되어 최하단 세이프티 씰(10)을 지지판(22)상에 유지한다. 흡착된 세이프티 씰(10)을 갖은 취출봉(27)은 180도 회전하여 캡이 놓여 있는 위치로 세이프티 씰(10)을 안내하여 캡에 가압고정하고 진공을 해제하여 세이프티 씰(10)을 놓고 다시 세이프티 씰(10)의 흡착 위치로 180회전 한다. 흡착판(28)에 세이프티 씰(10)이 흡착된 상태가 유지되면, 세이프티 씰(10)이 캡내에 놓여 진공 해제될 때까지 진공 압력이 압력 감지센서에 의해 감지된다. 만약 진공이 처음부터 이루어지지 않으면 세이프티 씰(10)가 흡착판(28)에 흡착되지 않고 진행되었음을 알 수 있있다. 만약에 중간에 진공이 파괴되면, 세이프티 씰(10)이 취출봉(27)의 회전 동안에 흡착판(28)로부터 이탈되었음을 알 수 있다. 따라서, 세이프티 씰(10)이 캡에 놓여졌는지 아니지 판단할 수 있으며, 놓여지지 않은 캡은 불량처리하게 된다. 또한 감지센서와 연결된 알람을 포함하여, 불량품 발생시 신속히 작업자에 알려서 불량품의 연속적인 발생을 방지할 수 있다. 본 발명의 공급 수단(20)은 상술한 바와 같이 거의 불량율이 없기 때문에, 캡 조립기의 자동화 라인에 설치가 가능하므로, 기존에 사람에 의해 세이프티 씰(10)이 캡에 삽입하는 생산비와 비교해서 저렴할 뿐만아니라 보다 정확하게 세이프티 씰(10)을 캡에 삽입해서 고정할 수 있다.

본 발명의 캡 조립기에서는 상술한 세이프티 씰(10)을 공급하는 수단(20)을 포함하고 있다. 세이프티 씰(10)은 병의 개구로부터 한 번 제거하면 다시 접착할 수 없어서, 병안의 내용물을 자연 환경에서 보호하기 어렵고 누출되기 쉽기 때문에, 재사용이 어렵다. 따라서, 병의 내용물을 한 번 개봉 후에 재사용을 가능하게 하는 인덕션 씰 또는 PE 발포지를 세이프티 씰(10)의 이전에 캡 내에 삽입해서 사용할 수 있다. 이 경우에, 인덕션 씰 또는 PE 발포지를 세이프티 씰과 별도로 속지라고 칭하기로 하며, 도 1에 도시한 바와 같이, 인덕션 씰 또는 PE 발포지를 공급하는 수단(3)을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 캡 조립기를 제어하는 제어 수단(4)은 속지 공급, 씰링지 공급을 선택하는 생산방식 선택, 압력 센서의 진공 신호 확인, 캡 위치 설정, 생산수량, 처리 속도, 타임설정, 알람설정 등을 포함할 수 있다.

이상 본 발명을 여러 실시 예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 지식을 가지고 있는 사람이라면, 위 실시 예를 다른 형태로 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 특허청구범위로 정해지므로, 그러한 변형이나 수정이 아래의 특허청구범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.

3: 인덕션 씰 또는 PE 발포지를 공급하는 수단
10: 세이프티 씰
13: 돌출 파지부
20: 세이프티 씰을 공급하는 수단
21: 매거진
22: 지지판
23: 취출구멍
24: 지탱 부재
27: 취출봉
28: 흡착판

Claims (4)

1. 세이프티 씰을 자동으로 공급하는 수단을 포함하는 캡 조립기로서,
   상기 공급 수단은 상기 세이프티 씰을 중력에 의해 하향 이동시키도록 장착하는 매거진과, 상기 매거진의 하단부를 고정하고 있으며, 상기 세이프티 씰이 중심맞춤되고 이를 통해서 취출되는 취출구멍을 포함하는 지지판과,
   상기 지지판에 한 쪽이 나사나 볼트로 고정되어 있으며 다른 쪽은 상기 취출구멍의 외주변으로부터 안쪽으로 약간 돌출하는 부분을 가지며, 상기 취출구멍에서 세이프티 씰이 스스로 취출되지 못하게 방지하는 하나 이상의 지탱부재와,
   상기 지지판 아래에는 상기 취출구멍의 대향 하는 위치에 놓이고, 한 단부에 가요성 재질로된 흡착판이 부착되어 있는 180도 이격되며, 상하 이동 실린더에 의해 상하로 확장 수축되는 두 개의 취출봉을 포함하며,
   상기 지탱부재의 상기 취출구멍으로 돌출하는 부분의 길이는 상기 지탱부재의 탄성과 세이프티 씰의 두께와 탄성, 및 흡착판의 흡입력에 의해 설정되어지며,
   상기 두 개의 취출붕은 회전 실린더와 회전축을 통해서 180도 회전되어 흡착판에 의해 세이프티 씰을 흡착한 상태에서 캡내에 상기 세이프티 씰을 안착시키는 위치까지 180도 회전하며,
   상기 취출봉 중 하나는 공압으로 작동되는 상하 이동 실린더에 의해서 매거진에 장착되어진 세이프티 씰이 흡착판에 한 장씩 취출될 수 있는 상향 위치에, 동시에 180도 이격되어 배치된 취출봉 중 다른 하나는 공압으로 작동되는 상하 이동 실린더에 의해 하나의 세이프티 씰이 캡안에 안착될 수 있는 하향 위치에 놓여지는, 캡 조립기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 취출봉의 흡착판은 상기 세이프티 씰이 흡착판에 흡착되어 있는 지를 감지하는 압력 감지 센서를 더 포함하는, 캡 조립기.
3. 제1항에 있어서,
   병의 내용물을 한 번 개봉 후에 재사용을 가능하게 하는 인덕션 씰 또는 PE 발포지를 공급하기 위한 수단을 더 포함하는, 캡 조립기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 지탱부재는 상기 세이프티 씰의 두께와 동일한 두께이며, 상기 세이프티 씰이 흡착판에 흡입에 의해 취출될 때 약간 굽혀졌다가 취출 후에 다음의 세이프티 씰을 지탱하도록 다시 원 상태로 복원가능한 탄성을 가지는, 캡 조립기.

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